최근, 2025년 노벨 화학상은 "금속-유기 골격(MOF) 개발" 공로를 인정받아 기타가와 스스무, 리처드 롭슨, 오마르 야기에게 수여되었습니다. 세 명의 수상자는 거대한 내부 공간을 가진 분자 구조를 만들어 기체와 기타 화학 물질이 그 사이를 흐를 수 있도록 했습니다. 금속-유기 골격체(MOF)로 알려진 이 구조는 사막 공기에서 물을 추출하고 이산화탄소를 포집하는 것부터 유독 가스를 저장하고 화학 반응을 촉진하는 것까지 다양한 용도로 활용될 수 있습니다. 금속-유기 골격체(MOF)는 유기 리간드를 통해 연결된 금속 이온 또는 클러스터로 형성된 결정질 다공성 물질의 한 종류입니다(그림 1). MOF의 구조는 무기 물질의 안정성과 유기 화학의 설계 유연성을 결합한 "금속 노드 + 유기 연결체"의 3차원 네트워크로 구상될 수 있습니다. 이러한 다재다능한 구조 덕분에 MOF는 주기율표의 거의 모든 금속과 카르복실레이트, 이미다졸레이트, 포스포네이트와 같은 다양한 리간드로 구성될 수 있으며, 이를 통해 기공 크기, 극성 및 화학적 환경을 정밀하게 제어할 수 있습니다. 그림 1. 금속-유기 골격의 개략도 1990년대에 최초의 영구 다공성 MOF가 등장한 이후, HKUST-1과 MIL-101과 같은 고전적인 사례를 포함하여 수천 개의 구조적 프레임워크가 개발되었습니다. 이러한 구조적 프레임워크는 매우 높은 비표면적과 기공 부피를 나타내어 기체 흡착, 수소 저장, 분리, 촉매 작용, 심지어 약물 전달에 이르기까지 고유한 특성을 제공합니다. 일부 유연한 MOF는 흡착이나 온도에 따라 가역적인 구조 변화를 겪을 수 있으며, "호흡 효과"와 같은 동적 거동을 보입니다. 다양성, 조정 가능성, 그리고 기능화 덕분에 MOF는 다공성 재료 연구의 핵심 주제가 되었으며, 흡착 성능 및 특성 분석 방법을 연구하는 데 탄탄한 과학적 기반을 제공합니다. MOF 특성화 MOF의 기본적인 특성 분석에는 일반적으로 결정성과 상 순도를 확인하기 위한 분말 X선 회절(PXRD) 패턴과 기공 구조를 검증하고 겉보기 표면적을 계산하기 위한 질소(N₂) 흡착/탈착 등온선이 포함됩니다. 일반적으로 사용되는 다른 보완 기술은 다음과 같습니다. 열중량 분석(TGA) : 열 안정성을 평가하고 어떤 경우에는 기공 부피를 추정할 수 있습니다. 물 안정성 시험 : 물과 다양한 pH 조건에서 구조적 안정성을 평가합니다. 주사전자현미경(SEM) : 결정 크기와 형태를 측정하고, 에너지 분산형 X선 분광법(EDS)과 결합하여 원소 구성과 분포를 파악할 수 있습니다. 핵자기공명(NMR) 분광법 : 전반적인 샘플 순도를 분석하고 혼합 리간드 MOF의 리간드 비율을 정량화할 수 있습니다. 유도 결합 플라즈마 광 방출 분광법(ICP-OES) : 샘플 순도와 원소 비율을 결정합니다. 확산 반사 적외선 푸리에 변환 분광법(DRIFTS) : 프레임워크 내 IR 활성 작용기의 존재 또는 부재를 확인합니다. 단결정 X선 회절(SCXRD) : 정확한 구조 정보를 제공합니다. 각 특성 분석 방법에 대한 샘플 준비와 주요 데이터 분석 지점에 대한 간략한 개요는 다음과 같습니다. 1. 분말 X선 회절(PXRD) PXRD는 결정 구조와 상 순도를 측정합니다. 실험적 회절 패턴을 단결정 XRD 데이터에서 얻은 시뮬레이션 패턴과 비교하여 상 순도를 확인합니다. 시료는 일반적으로 분말을 펠릿 형태로 압축하거나 모세관에 주입하여 측정하며, 우선 배향 효과를 피하기 위해 측정 중 회전을 적용합니다. 피크 폭이 넓어지는 것은 일반적으로 결정성이 좋지 않다는 것이 아니라 결정립 크기가 작음을 나타냅니다. 2. 질소 흡착/탈착 등온선 77K에서 측정된 N₂ 흡착/탈착 등온선은 기공 구조를 확인하고, 표면적과 기공 부피를 계산하고, 기공 크기 분포를 평가하는 데 사용됩니다. 신뢰할 수 있는 측정을 위해서는 시료를 완전히 활성화하여 용매를 제거해야 하며, 시료 질량이 매우 중요합니다. 시료 질량(g)과 비표면적(m²/g)의 곱은 일반적으로 100m²를 초과해야 합니다. 표면적은 BET 모델을 사용하여 계산됩니다. 정확한 BET 결과는 Rouquerol 기준에 따라 등온선의 선형 영역을 적절하게 선택하는 데 달려 있습니다. 잘못된 선택은 표면적에 몇 배의 편차를 초래할 수 있습니다(그림 2, 표 1). CIQTEK Climber 시리즈 기기 특징 자동 BET 포인트 선택 인간의 실수를 없애고 MOF에 대해서도 신뢰할 수 있는 결과를 제공합니다. 그림 2. (a) 정확한 데이터 지점을 나타내는 루케롤 플롯(점선 왼쪽); (b) BET 플롯 c(녹색)와 d(분홍색)에 사용된 구간을 보여주는 N₂ 흡착/탈착 등온선; (c, d) p/p₀ 범위가 각각 0.17~0.27 및 0.004~0.05인 BET 플롯. 실선은 p/p₀에서의 n(m)(루케롤 기준 iii)에 해당하고, 점선은 1/√C + 1(기준 iv)에 해당합니다. 표 1. 그림 2의 플롯 c와 d에 대한 BET 면적, 기울기, 절편, C 상수, 단층 용량 n(m), R², 1/√C + 1 및 해당 p/p₀ 값입니다. 3. 열중량 분석(TGA) TGA는 열 안정성을 평가하고 용매 손실을 기반으로 기공 부피를 대략적으로 추정할 수 있습니다. 분해 거동은 운반 기체(N₂, 공기, O₂)에 크게 의존하므로 보고서에 이를 명시해야 합니다. TGA와 가변 온도 PXRD 또는 흡착 실험을 병행하면 열처리 후 구조적 안정성을 검증할 수 있습니다. 4. 주사전자현미경(SEM) SEM은 결정 형태와 크기를 관찰하며, 원소 분석을 위해 EDS와 결합할 수 있습니다. MOF는 절연성이 높은 경우가 많기 때문에 대전 아티팩트가 발생할 수 있으며, 이는 일반적으로 전도성 층(예: Au 또는 Os)으로 코팅하면 완화됩니다. 가속 전압은 분해능과 표면 세부 정보에 영향을 미칩니다. 전압이 높을수록 결정 윤곽은 더 선명해지지만 표면 특성이 손상될 수 있습니다. EDS 정량화를 위해서는 대상 금속과 신호가 겹치지 않도록 코팅 원소를 고려해야 합니다. 그림 3. PCN-222(Fe)의 SEM 이미지: Os 코팅(a, c) 및 코팅되지 않은 상태(b, d), ...
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더보기CIQTEK FIB-SEM 실증 시연 집속 이온빔 주사 전자 현미경(FIB-SEM)은 결함 진단, 수리, 이온 주입, 현장 처리, 마스크 수리, 에칭, 집적 회로 설계 수정, 칩 장치 제조 등 다양한 응용 분야에 필수적입니다. , 마스크 없는 가공, 나노구조 제작, 복합 나노 패터닝, 재료의 3차원 이미징 및 분석, 초민감 표면 분석, 표면 변형 및 투과전자현미경 표본 준비 CIQTEK은 집속 이온빔( FIB) 컬럼. 이는 나노 규모 분석을 보장하기 위해 "SuperTunnel" 전자 광학 기술, 낮은 수차 및 저전압 및 고해상도 기능을 갖춘 비자성 대물렌즈 설계를 채택한 우아하고 다재다능한 나노 규모 분석 및 표본 준비 도구입니다. 이온 컬럼은 매우 안정적인 고품질 이온 빔으로 Ga+ 액체 금속 이온 소스를 촉진하여 나노 제조 기능을 보장합니다. DB550은 통합된 나노 조작기, 가스 주입 시스템, 대물렌즈용 전기 오염 방지 메커니즘, 사용자 친화적인 GUI 소프트웨어를 갖추고 있어 올인원 나노 스케일 분석 및 제작 워크스테이션을 용이하게 합니다. DB550의 뛰어난 성능을 선보이기 위해 CIQTEK에서는 "CIQTEK FIB-SEM 실용 시연"이라는 특별 이벤트를 기획했습니다. 프로그램에서는 재료과학, 반도체 산업, 생물의학 연구 등의 분야에서 이 첨단 장비의 광범위한 응용을 보여주는 비디오를 선보일 예정입니다. 시청자는 DB550의 작동 원리를 이해할 수 있습니다., 놀라운 미세 이미지를 감상하고 과학 연구 및 산업 발전에 대한 이 기술의 중요한 의미를 탐구하십시오. 나노-마이크로필러 S페시멘 준비 나노 마이크로필라 S페시멘 준비가 성공적으로 완료되어 나노 규모 처리 및 분석에서 CIQTEK 집속 이온빔 주사 전자 현미경의 강력한 기능을 입증했습니다. 이 제품의 성능은 나노역학 테스트에 참여하는 고객에게 정확하고 효율적인 다중 모드 테스트 지원을 제공하여 재료 연구의 혁신을 촉진합니다.
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더보기금속골절이란 무엇인가요? 외력에 의해 금속이 파손되면 "파단면" 또는 "파단면"이라고 불리는 두 개의 일치하는 표면이 남습니다. 이러한 표면의 모양과 모양에는 파손 과정에 대한 중요한 정보가 포함되어 있습니다. 파단면의 형태를 관찰하고 연구함으로써 파단의 원인, 특성, 형태 및 메커니즘을 분석할 수 있습니다. 또한 파손 중 응력 조건과 균열 전파 속도에 대한 통찰력을 제공합니다. "현장" 조사와 유사하게 파손 표면은 전체 파손 과정을 보존합니다. 따라서 파단면을 조사하고 분석하는 것은 금속 파단을 연구하는 데 중요한 단계이자 방법입니다. 주사전자현미경은 심도가 크고 해상도가 높아 파괴해석 분야에서 널리 사용되고 있다. 주사형 전자현미경pe 금속 파괴 분석에의 응용 금속 파손은 다양한 고장 모드에서 발생할 수 있습니다. 파단 전의 변형 정도에 따라 취성파괴, 연성파괴 또는 이 둘의 혼합파괴로 분류할 수 있습니다. 다양한 파괴 모드는 특징적인 미세 형태를 나타내며 CIQTEK 주사 전자 현미경 특성 분석은 연구자가 파괴 표면을 신속하게 분석하는 데 도움이 될 수 있습니다. 연성파괴 연성파괴란 부품에 상당한 양의 변형이 발생한 후 발생하는 파단을 말하며, 그 주요 특징은 눈에 띄는 거시적 소성변형이 발생한다는 점이다. 육안으로 볼 때 외관은 딤플이 특징인 섬유성 파단면을 가진 컵 원추형 또는 전단형입니다. 그림 1에 표시된 것처럼 미세 규모에서 파단 표면은 딤플이라고 불리는 작은 컵 모양의 미세 기공으로 구성됩니다. 딤플은 재료의 국부적인 소성 변형에 의해 형성된 미세 공극입니다. 이들은 핵을 생성하고 성장하고 합체하여 결국 파단을 일으키고 파단면에 흔적을 남긴다. 그림 1: 금속의 연성파괴면 / 10kV / Inlens 취성파괴 취성파괴란 부품에 큰 소성변형 없이 발생하는 파단을 말한다. 재료는 파손되기 전에 소성 변형이 거의 또는 전혀 발생하지 않습니다. 육안으로는 결정질로 보이며, 현미경으로는 입계파괴, 벽개파괴, 준벽개파괴 등을 나타낼 수 있다. 그림 2에서 볼 수 있듯이 금속의 취성-연성 혼합 파괴면이다. 연성파괴 부위에는 눈에 띄는 딤플이 관찰됩니다. 취성파괴 영역에서는 서로 다른 결정학적 방향을 따라 입계 취성파괴가 발생한다. 미세 규모에서 파단 표면은 명확한 결정립 경계와 3차원 외관을 갖는 결정립의 여러 측면을 나타냅니다. 매끄럽고 특징이 없는 형태가 결정립 경계에서 종종 관찰됩니다. 입자가 거칠면 파단 표면이 결정질로 나타나며, 이는 결정 파단이라고도 알려져 있습니다.
더보기요약: 티타늄 화이트로 널리 알려진 이산화티타늄은 코팅, 플라스틱, 고무, 제지, 잉크 및 섬유와 같은 다양한 산업에서 광범위하게 사용되는 중요한 백색 무기 안료입니다. 연구에 따르면 물리적인 광촉매 성능, 은폐력, 분산성 등 이산화티타늄의 화학적 성질은 비표면적 및 기공 구조와 밀접한 관련이 있습니다. 이산화티타늄의 비표면적 및 기공 크기 분포와 같은 매개변수의 정확한 특성화를 위해 정적 가스 흡착 기술을 사용하면 이산화티타늄의 품질을 평가하고 특정 응용 분야에서 성능을 최적화하여 다양한 분야에서 효율성을 더욱 높일 수 있습니다. 이산화티타늄에 대하여: 이산화티타늄은 주로 이산화티타늄으로 구성된 필수 백색 무기 안료입니다. 색상, 입자 크기, 비표면적, 분산성 및 내후성과 같은 매개변수는 다양한 응용 분야에서 이산화티타늄의 성능을 결정하며, 비표면적이 주요 매개변수 중 하나입니다. 비표면적 및 기공 크기 특성화는 이산화티타늄의 분산성을 이해하는 데 도움이 되며 이를 통해 코팅 및 플라스틱과 같은 응용 분야에서 성능을 최적화합니다. 비표면적이 높은 이산화티타늄은 일반적으로 은폐력과 착색력이 더 강합니다. 또한, 이산화티타늄을 촉매 담체로 사용할 경우 기공 크기가 클수록 활성성분의 분산이 향상되어 전체적인 촉매 활성이 향상되고, 기공 크기가 작을수록 활성점의 밀도가 높아져 활성점의 밀도가 높아진다는 연구 결과도 있습니다. 반응 효율을 향상시킵니다. 따라서 이산화티타늄의 기공구조를 조절함으로써 촉매 담지체로서의 성능을 향상시킬 수 있다. 요약하면, 비표면적과 기공 크기 분포의 특성화는 다양한 응용 분야에서 이산화티타늄의 성능을 평가하고 최적화하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 생산 공정에서 품질 관리의 중요한 수단으로도 사용됩니다. 티타늄의 정확한 특성화 이산화물은 다양한 응용 분야의 요구 사항을 충족하기 위해 고유한 특성을 더 잘 이해하고 활용할 수 있게 해줍니다. 이산화티타늄 특성화에 있어서 가스흡착기법의 응용예: 1. DeNOx 촉매용 이산화티타늄의 비표면적 및 기공크기 분포 특성 선택적 촉매 환원(SCR)은 일반적으로 적용되고 연구되는 배연 탈질 기술 중 하나입니다. 촉매는 성능이 질소산화물 제거 효율에 직접적인 영향을 미치기 때문에 SCR 기술에서 중요한 역할을 합니다. 이산화티타늄은 DeNOx 촉매의 담체 물질 역할을 하며 주로 활성 성분과 촉매 첨가제에 기계적 지지력과 내식성을 제공하는 동시에 반응 표면적을 늘리고 적절한 기공 구조를 제
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